短脉冲激光相互作用与单质和多孔目标的建模,采用原子连续的方法
Maria S Grigoryeva1, Irina A Kutlubulatova1,2, Stanislav Yu Lukashenko1,3
1Lebedev Physical Institute of the Russian Academy of Sciences, Leninskiy Prospect 53, 119991 Moscow, Russia.
Nanomaterials (Basel, Switzerland)
|October 27, 2023
概括
了解与的超快激光相互作用是先进电子和纳米医学的关键. 这项研究模拟了在晶体和多孔中激光诱导的和消化,并揭示了由于独特的传热特性而在多孔中较低的值.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 纳米技术 纳米技术
- 激光物理 激光物理
背景情况:
- 对短激光脉冲与半导体相互作用的准确知识对于开发新的电子设备,功能化表面和创建生物医学纳米机器人至关重要.
- 半导体的激光诱导纳米结构化是一个复杂的过程,涉及各种空间和时间尺度的多个相互作用.
研究的目的:
- 使用原子连续的方法,模拟 femtosecond (fs) 激光脉冲与单质晶体 (c-Si) 和多孔 (Si) 的相互作用.
- 研究这些材料中激光诱导的相位过渡的微观机制,特别是化和剥离.
主要方法:
- 采用原子学连续模型,将原子级相变的分子动力学与自由载体效应的连续动力学结合起来.
- 在真空条件下模拟了c-Si和多孔Si目标中激光诱导的和消解的非平衡动力学.
主要成果:
- 确定了c-Si的0.32 J/cm2和多孔Si的0.29 J/cm2的化值.
- 确定有限的导热和减少内部应力积累是降低多孔的化值的因素.
- 观察到c-Si和多孔Si之间的明显的剥离机制.
结论:
- 原子连续模型成功地预测了化的值,并与实验数据进行了验证.
- 与c-Si相比,有孔的具有较低的化值,这是由于其独特的材料特性.
- 模拟结果为定制应用的激光辅助纳米粒子生产提供了洞察力.
